２０１７．２Ｔ 设计与研发 基于ＥＳＰ８２６６的智能家居控制系统设计 吴允强．吴由松 （南昌理工学院，江西南昌，３３００４４） 摘要：随着科学的不断进步，物联网产业的如火如茶的进行中，未来的智能家居将是一个非常大的舞台。本文讲述一种基于 ＥＳＰ８２６６无线ＷＩＦＩ模块的智能家居控制系统，该系统结合单片机技术，通过无线模块ＥＳＰ８２６６接收无线信号，转发给单片机， 单片机控制继电器和红外遥控模块来远程控制家电。用户可以通过手机连接系统远程控制家用电器的开关和工作状态。 关键字：物联网；ＥＳＰ８２６６；ＷＩＦＩ；单片机 Ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ Ｈｏｍｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｓｙｓｔｅｍ Ｂａｓｅｄ ｏｎ ＥＳＰ８２６６ Ｗｕ Ｙｕｎｑ ｉ ａｎｇ，Ｗｕ Ｙｏｕｓｏｎｇ （Ｎａｎｃｈａｎｇ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｎａｎｃｈａｎｇ Ｊｉａｎｇｘｉ，３３００４４） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ ｐｒｏｇｒｅｓｓ ｏｆ ＳＣｉｅｎｃｅ，ｔｈｅ Ｉｎｔｅｒｎｅｔ ｏｆ Ｔｈｉｎｇｓ ｉｎｄｕｓｔｒｙ ｓｕｃｈ ａｓ ｔｅａ ｉｎ ｐｒｏｇｒｅｓｓ， ｔｈｅ ｆｕｔｕｒｅ ｏｆ ｉｎｔｅ１１ｉｇｅｎｔ ｈｏｍｅ ｗｉｌｌ ｂｅ ａ ｖｅｒｙ ｂｉｇ ｓｔａｇｅ．ＴｈｉＳ ａｒｔｉＣｌｅ ｄｅｓｃｒｉｂｅｓ ａ ｓｍａｒｔ ｈｏｍｅ ｂａｓｅｄ ｏｎ ＥＳＰ８２６６ ｗｉｒｅｌｅｓｓ ＷＩＦＩ ｍｏｄｕｌｅ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｙｓｔｅｍ，ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ ｃｏｍｂｉｎｅｄ ｗｉｔｈ Ｓｉｎｇｌｅ－ｃｈｉｐ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｔｈｒｏｕｇｈ ｔｈｅ ｗｉｒｅｌｅｓｓ ｍｏｄｕｌｅ ＥＳＰ８２６６ ｒｅｃｅ－ｉｖｅ ｗｉｒｅｉｅｓｓ ＳｉｇｎａｌＳ，ｆｏｒｗａｒｄｅｄ ｔｏ Ｓｉｎｇｌｅ－ｃｈｉｐ，Ｓｉｎｇｌｅ－ｃｈｉｐ ｃｏｎｔｒｏｌ ｒｅｌａｙ ａｎｄ ｉｎｆｒａｒｅｄ ｒｅｍｏｔｅ ｃｏｎｔｒｏｌ ｍｏｄｕｌｅ ｔｏ ｒｅｍｏｔｅ１Ｙ ｃｏｎｔｒｏｌ ａｐｐｌｉａｎｃｅｓ．Ｕｓｅｒｓ ｃａｎ ｒｅｍｏｔｅｌｙ ｃｏｎｔｒｏｌ ｔｈｅ ｓｗｉｔｃｈ ａｎｄ ｏｐｅｒａｔｉｎｇ ｓｔａｔｕｓ ｏｆ ｈｏｕｓｅｈｏｌｄ ａｐｐｌｉａｎｃｅｓ ｔｈｒｏｕｇｈ ａ ｍｏｂｉ１ｅ ｐｈｏｎｅ ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：Ｉｎｔｅｒｎｅｔ ｏｆ ｔｈｉｎｇｓ：ＥＳＰ８２６６：ＷＩＦＩ：Ｓｉｎｇｌｅ ｃｈｉｐ ｍｉｃｒｏｃｏｍｐｕｔｅｒ １硬件系统设计 １－２单片机控制模块 本设计通过ｗｉ—Ｆｉ模块ＥＳＰ６２８８将单片机ＭＣＵ链接上， 本设计使用的是ＳＴＣ生产的高速、宽电压、低功耗、超强抗干 由手机Ａｐｐ或者电脑ｅｘｅ程序发送信息，ｗｉ—Ｆｉ模块接收到信 扰的新一代８０５１单片机ＳＴＣ１５Ｗ４Ｋ３２Ｓ４，该单片机内部集成高精 息后，再向单片机ＭＣＵ发送信号，ＭＣＵ经过对信息的处理，然后 度ＲＣ时钟，无需外接晶振电路，只要在烧写程序时设置一下就可 通过继电器或红外遥控的方式对相应的电器下发功能指令，完成 以了，本设计时钟设置为１１．０５９２ＭＨｚ。ＳＴＣ１５Ｗ４Ｋ３２Ｓ４自带８路 家电的通断控制或者灯的开关控制，形成了一个控制通信网络， １０位ＰＷＭ，８路高速１０位Ａ／Ｄ转换，４组的异步串行通信接口， 使得对家中的所有的家电的控制形成一个整体。通过一系列技术 可用于控制扩展和ＡＤ数据采集扩展等，特别是４组的异步 论证和架构分析后，可以将硬件系统划分为三个模块：ＷＩＦＩ模 串行通信接口，本设计需要两组串口通信一组是ＥＳＰ６２８８与单 块、ＭＣＵ单片机控制模块以及家电控制模块。如图１所示。 片机之间等的串口通信，使用的串口ｌ（Ｐ３．０、Ｐ３．１），另外一组 是红外遥控模块与单片机之间的串口通信，使用的串口３（ＰＯ．０、 无 继电器｝ —＾ ＰＯ．１），这里为什么不用串口２，因为串口２与Ａ／Ｄ转换接口共用 线 ＷＩＦＩ 引脚，留出Ａ／Ｄ转换方便以后模拟信号采集电路的扩展。 模块 ＭＣＵ 控制模块 家用 电器 网 红外遥控 －——－－ｖ＇ ２单片机程序设计 本设计的远程控制是使用了一个安卓手机的ＴＣＰ控制ＡＰＰ， 图１硬件系统框图 这个软件可以通过ＩＰ地址连接上系统的ＷＩＦＩ模块服务器，通过 需要设置无线路由器上的端口映射，将无线路由器接收到的 １．１ ＷｌＦｌ模块ＥＳＰ８２６６ ＴＣＰ信息转发给ＥＳＰ８２６６的地址，对ＷＩＦＩ模块进行发送控制信 本设计的ＷＩＦＩ模块采用的是ＥＳＰ８２６６，该模块具有ＵＡＲＴ 息，对于接收的信息，ＷＩＦＩ模块会通过串口通信转发给单片机， 异步串行通信接口，在与单片机的连接比较简单，同时单片机 单片机对于接收的控制信息进行分析，来控制相对应的家电，整 在对其控制也比较方便。支持串口透明数据传输，内置ＴＣＰ／ＩＰ 个系统的流程就是这样的。 协议栈和ＩＥＥＥ８０２．１１协议栈。ＥＳＰ８２６６支持三种组网模式： ＳｏｆｔＡＰ模式、Ｓｔａｔｉｏｎ模式、ＳｏｆｔＡＰ＋Ｓｔａｔｉｏｎ模式。ＷｉＦｉ模块 ２．１串口中断初始化 的作用是让整个控制系统与网络连接，完成无线信号与串口信号 本设计串口初始化需要完成两个串口的初始化， 之间的转换。这里我们的组网可以是ＳｏｆｔＡＰ＋Ｓｔａｔｉｏｎ模式，这样 ＳＴＣ１５Ｗ４Ｋ３２Ｓ４有四组串口端口，只要初始化设置串口ｌ和串口３ 系统既可以通过手机直连也可以通过无线路由器连接达到远程 的工作方式、波特率以及串口中断。工作方式都是用方式１，ＷＩＦＩ 控制。 模块ＥＳＰ８２６６与红外遥控模块的波特率都是９６００，串口１和串 （下转第２４页） ９ ｌ 口 洳 设计与研发 安培的保险，己达到保护的作用。充电和停止充电能够进行自动 的跳转需要继电器和一个电压的的比较芯片。 充电中、可进行充电、充电停止指示灯功能，加入三种颜色的 灯来完成。 １４：Ｏ０ ｌＯ１７ １６６ ２０１７。２１ ５２．Ｏ １５：Ｏ０ ｌ６：Ｏ０ ９０６ ５９５ １６０ １３ｌ ５１．７ ５１．８ 要想充电装置能够充入更多的电量一个阳光充足 。各个 车速与实际电流关系。 表４ 自行车行驶实际放电电流 车速ｋｍ／ｈ 电流 Ａ １＿３充电系统测试 为了能直观的表达出这个充电系统的效果进行实验观察，检 测充电系统的性能：整个充电系统是否能够达到预定的标准，整 １Ｏ １．００９ １．Ｏ１０ １０４３ ．１５ ｌ＿６５４ １．７６２ １．７７６ ２０ ２．７３４ ２．８１３ ２．７９６ ２５ ３．９７７ ４．０２８ ３．６５４ 个并联的电池是不是能正常工作。 测试内容：首先将升压电路与这个太阳能电池进行连接，在 上午八点中测量一下这个升压的电路的输出电压；再把这个充 平均电流Ａ １．Ｏ２１ １．７３１ ２．７８１ ３．８８６ 从这个平均电流的数据就能够推算出这个充电系统给蓄电 电开关断开后，对各器件进行连接。测试电池端电压。而后充电开 池充满电的总电量能够让这辆自行车行驶路程。 关打开，从上午八点到下午四点每１小时进行一次数据记录。测 太阳能电动自行车的时速以每小时十公里计算，推算出能够 试记录见表３。 骑行的时间＝总电量／平均电流，计算结果是１．４小时。 行驶路程＝时速｝可行驶时间，计算结果为十四公里。这个 测试总结：在这八个小时的所得出的数据能看出，电流值比 较大且充电正常，这就表明了这个并联太阳能电池板的方法是可 太阳能电动自行车载不管时速达到多少都能达到九公里以上，方 行的，也证实了在工作的这八个小时充能时间里升压电路还有控 案是可行的。 制电路都能够正常充电。 ２小结 经过多个试验的数据表明了这个太阳能电动自行车的实际应 １．４充电系统运行效果分析 根据总电量＝电流 时间，就能知道这个充电系统在这个八个 小时的时间里对蓄电池充电的电量。总电量等于１．４３安培小时。 表３实验数据记录 时间 ８：Ｏ０ ９：Ｏ０ 用中是可行的。在长期光照强度高的地区这个自充电系统能够及 时的为这个蓄电池进行充能，能够降低快速充电的次数，从而延 光照度ＸｌＯＯＬｕｘ 充电电流（ｍＡ） 蓄电蓄电池电压（Ｖ） ４９０ ６１６ １５４ １３５ ５Ｏ．３ ５Ｏ．５ 长了这个蓄电池的使用寿命。即保证了电源的供应还绿色无污染。 参考文献 【１ｌ崔容强，喜文华，魏一康等．太阳能光伏发电【Ｊ】．太阳 能，２０ １ ４（４）：７２～７６． １０：Ｏ０ １１：Ｏ０ １２：Ｏ０ １３：Ｏ０ ６５６ ９００ ９４０ １０２０ １４９ １５３ １５６ １６８ ５１．Ｏ ５１．１ ５１．２ ５１．３ 【２１吕贝，邱河梅，张宇．太阳能光伏发电产业现状及发展ｆＪ１．华 电技术 ２０１０．１～３． （上接第９页） 口２共享Ｔ２波特率发生器，串口１设置ＳＣＯＮ为Ｏｘ５０，串口３设 ＡＴ＋ＣＷＪＡＰ＝＜ｓｓｉｄ＞，＜ｐｗｄ＞指令来连接路由器，就发向对应的ＳＳＩＤ 置Ｓ３ＣＯＮ为ＯｘｌＯ，设置ＡＵＸＲ为０ｘ１５启动Ｔ２为波特率发生器， 和密码；此时，ＷＩＦＩ模块就必须重启，所以再重启ＷＩＦＩ模块发送 设置Ｔ２计数器Ｔ２Ｌ初值为ＯｘＥＯ、Ｔ２Ｈ初值为ＯｘＦＥ。这里串口３ 指令“ＡＴ＋ＲＳＴ”给ＷＩＦＩ模块；再设置成多连接“ＡＴ＋ＣＩＰＭＵＸ＝Ｉ”；再 只发数据控制红外遥控，所以不打开串口３的中断，只要开启串 开启服务器“ＡＴ＋ＣＩＰＳＥＲＶＥＲ＝Ｉ，５０００”，端口为５０００。 口１的中断ＥＳ就可以了，在总中断ＥＡ。 ３总结 本文基于ＥＳＰ８２６６无线ＷＩＦＩ模块设计的智能家居控制系 ２．２ Ｗ㈣初始化 本设计实用了ＷＩＦＩ模块ＥＳＰ６２８８，这个ＷＩＦＩ模块如果要工 统，讲述了ＷＩ－ＦＩ模块、红外控制模块和继电器控制模块的工 作的话就要对其进行初始化，ＷＩＦＩ模块的初始化一个计较麻烦 作原理，以及单片机与各模块之间的硬件连接设计。通过手机 的一件事，对于要设置的东西还是比较多的。本设计中为了方面控 的ＴＣＰ控制ＡＰＰ给ＷｉＦｉ模块发送数据，ｗＩ—ＦＩ模块再向单片机 制，对于ＷＩＦＩ控制的两种方式都进行初始化，使ＷＩＦＩ模块工作在 ＳＴＣ１５Ｗ４Ｋ３２Ｓ４传送信息，经过单片机的处理，再向红外控制电路 ＳｏｆｔＡＰ＋Ｓｔａｔｉｏｎ模式，能被手机连接，也可以自身连接无线路由器， 或者继电器控制电路下达指令，通过红外控制电路或者继电器控 主要的初始过程是：ＷＩＦＩ模块是使用的串口通信，那么首先要设置 制电路使家用电器和电路开关等运作。 单片机的串口，设置完成才可以给ＷＩＦＩ模块发送操作指令；先设 置ＷＩＦＩ的工作模式，这里使用ＳｏｆｔＡＰ＋Ｓｔａｔｉｏｎ模式，那么就是单片 数，比如ＡＰ名称和密码，这里我们的ＷＩＦ１名称为ＥＳＰ８２６６，密码 参考文献 制计算机，２０１７（１）：６８—６９． 机通过串口向ＷＩＦＩ模块发遴‘ＡＴ＋ＣＷＭＯＤＥ＝３”；再设置ＡＰ的相关参 【１】曹振民等．基于ＥＳＰ８２６６的无线控制电路设计ｆＪ】．工业控 ２】范兴隆．ＥＳＰ８２６６在智能家居监控系统中的应用［Ｊ】．单片机 为０１２３４５６７８９，那么单片机通过串向ＷＩＦＩ模块发 ‘ＡＴ＋ｃｗＳＡＰ＝” 【ＥＳＰ８２６６”，”０１２３４５６７８９”，ｉ １，０”，再如果要连接到无线路由，通过 与嵌入式系统应用。２０１６（９）：５２—５６． Ｊ ２４ ＆ｇｚ圆
